Ново проучване показва, че сигналите за остаряване могат да пътуват през кръвния поток и да въздействат върху клетки в напълно различни части на тялото
За първи път в света корейски учени успяха да идентифицират молекулярния виновник зад едно от най-озадачаващите явления в биологията: как клетъчното стареене се разпространява от една част на тялото към друга, потенциално ускорявайки цялостния процес на стареене.
Ново проучване, публикувано в списание Metabolism, разкрива, че протеин, наречен HMGB1 (High Mobility Group Box 1), действа като “посредник на стареенето”, носещ сигнали, които могат да превърнат здравите млади клетки в стари и нефункционални – но само когато е в определено химично състояние.
HMGB1 обикновено се намира в ядрото на клетките, където помага за организирането на ДНК. Но когато клетките са стресирани или застаряващи, те освобождават този протеин в околната среда. Той е част от група молекули под общото название SASP (senescence-associated secretory phenotype), което означава секреторен фенотип, свързан със стареенето. Тези молекули са химични сигнали, които стареещите клетки използват за комуникация.
Досега се смяташе, че стареещите клетки засягат само непосредствената си среда. Новото проучване обаче показва, че сигналите за стареене могат да пътуват през кръвния поток и да въздействат върху клетки в напълно различни части на тялото. С други думи, стареенето може да се разпространи като вълнообразен ефект в тъканите.
Извън клетката HMGB1 съществува в различни химични форми в зависимост от това на колко кислород е бил изложен, разкриват специализираните научни издания.
Изследователският екип от Медицинския колеж на Корейския университет под ръководството на проф. Ок Хи Джон открил, че само “редуцираната” форма на HMGB1 действа като ускорител на стареенето. Подобно на това
как ръждата зависи от условията на околната среда, химическата среда определя дали този протеин предизвиква увреждане
Редуцираната форма, която не е била изложена на много кислород, може да се свърже с клетъчни рецептори и да активира пътищата на стареене. Окислената форма за разлика от това не притежава тази способност.
За да проверят предположенията си, учените провели обстойни лабораторни експерименти, използвайки човешки белодробни, бъбречни, кожни и мускулни клетки. Когато са третирани с редуцираната форма на HMGB1 в продължение на няколко дни, здравите клетки започват да показват класически признаци на стареене: те спират да се делят, проявяват маркери за стареене като p21 и p16 и започват да освобождават възпалителни молекули.
Клетките, третирани с окислената форма, останали здрави и продължили да се делят нормално. Ефектът бил постоянен във всички тествани клетъчни типове.
Усъвършенстваното генетично секвениране разкрило какво се случва вътре в клетките
Редуцираната форма на HMGB1 активира молекулярни сигнални каскади, по-специално JAK/STAT и NF-кB пътищата, за които е известно, че насърчават възпалението и клетъчното стареене. Когато изследователите блокирали тези пътища със съществуващи лекарства, ефектите на стареенето бяха елиминирани, потвърждавайки, че редуцираната форма действа чрез тези механизми. Според проучването “извънклетъчният ReHMGB1, но не и окислената му форма силно индуцира фенотипове, подобни на стареене, в множество клетъчни типове и тъкани”.
Това създава потенциално вреден цикъл: с напредване на възрастта и натрупването на повече стареещи клетки тези клетки освобождават повече редуциран HMGB1, което след това кара още повече здрави клетки да стареят. По този начин стареенето може да се разпространява в тялото чрез молекулярни “посланици”.
Екипът установил, че тези клетъчни ефекти се превръщат в реални последици при животни. Когато на млади, здрави мишки е инжектирана редуцираната форма на HMGB1 в доза от 5 mg на килограм телесно тегло, животните развили симптоми, подобни на стареенето, в рамките на една седмица. Мускулната тъкан показала повишени нива на маркери за стареене, а кръвните изследвания разкрили скок във възпалителните цитокини, свързани със стареенето.
В отделен експеримент 15-месечни мишки с мускулни травми са лекувани с антитела, които блокират HMGB1. В сравнение с нелекуваните мишки тези, получили антитялото, показали по-добро мускулно заздравяване, намалено възпаление и подобрена физическа форма. Те тичали по-дълго на бягащи пътеки и травмите им зараствали по-бързо, което показва, че намесата в HMGB1 сигнализацията помага за намаляване на свързаната с възрастта дисфункция.
Кръвни проби от по-възрастни хора (70–80 години) също съдържат значително по-високи нива на редуцираната форма на HMGB1 в сравнение с хора на 40-годишна възраст.
“Това проучване разкрива, че сигналите за стареене не са ограничени до отделни клетки, а могат да се предават системно чрез кръвта”, обяснява професор Джон.
Констатациите откриват няколко потенциални пътя за терапии против стареене. Могат да бъдат разработени лекарства, които да блокират свързването на редуцираната форма на HMGB1 с нейния рецептор (наречен RAGE), да стимулират окисляването ѝ в неактивна форма или да блокират възпалителните пътища, които тя активира.
Някои от тези стратегии може би вече са осъществими. Проучването показало, че момелотиниб, съществуващ JAK2 инхибитор, одобрен за лечение на миелофиброза - вид рак на костния мозък, може да предотврати индуцираното от HMGB1 стареене в клетките.
Изследването променя и начина, по който учените разбират стареенето. Вместо да бъде изолиран процес, протичащ независимо във всяка клетка, стареенето може да се разпространява през тъканите и органите чрез химични посредници. Проучването описва редуцираната форма на HMGB1 като “прогероничен фактор” –
молекула, която насърчава стареенето и я превръща в обещаваща цел за бъдещи терапии
За всеки, който се надява да остарее в по-добра кондиция, този протеин може да държи ключа както към проблема, така и към бъдещите терапевтични стратегии.
Констатациите на проучването обаче се основават на лабораторни и животински изследвания. Макар и обещаващи, те все още не са тествани в клинични изпитвания за целите на стареенето при хора.
Новото проучване показало, че сигналите за стареене може да пътуват през кръвния поток до различни части на тялото.
